BR102018009685A2 - Método de instalação e equipamento submarino de corte e terminação estanque de dutos em geral e umbilicais para manutenção e descomissionamento de linhas submarinas - Google Patents
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Abstract
método de instalação e equipamento submarino de corte e terminação estanque de dutos em geral e umbilicais para manutenção e descomissionamento de linhas submarinas. a presente invenção se refere ao método de instalação e ao equipamento para seccionamento de dutos em geral e umbilicais, permitindo o corte e separação em duas partes, onde o duto ou umbilical tem as suas extremidades equipadas com terminações estanques, permitindo a sua manutenção e descomicionamento. o método proposto tem uma extensa aplicação em campos de produção submarinos para indústria petrolífera e principalmente em dutos flexíveis, possibilitando a redução do uso de recursos especiais como plsv para operações em lâminas d?água acima de 300m, pois possibilita o seccionamento de linhas flexíveis de produção com a presença de hidrocarbonetos, através de um mecanismo de corte, composto da lâmina articulada de corte (06), cilindro hidráulico da lâmina articulada de corte (08), guias e batente para lâmina articulada de corte (11), e conector para injeção/retorno de fluído de lavagem (37) (38) operado por rov, que permitem a separação estanque das partes, limpeza das partes que estarão em contato com o oceano e remoção do fluido contaminado. o método possibilita o abandono definitivo dos dutos e umbilicais no leito marino (preservação dos bancos de coral ao entorno dos dutos), posterior recolhimento e liberação dos equipamentos submarinos para manutenção ou descomissionamento, independente do recolhimento dos dutos e umbilicais.
Description
RELATÓRIO DESCRITIVO
Patente de Invenção para “MÉTODO DE INSTALAÇÃO E EQUIPAMENTO SUBMARINO DE CORTE E TERMINAÇÃO ESTANQUE DE DUTOS EM GERAL E UMBILICAIS PARA MANUTENÇÃO E DESCOMISSIONAMENTO DE LINHAS SUBMARINAS”.
Campo da Invenção [001] A presente invenção se refere ao método de instalação e ao equipamento para seccionamento de dutos em geral e umbilicais, permitindo o corte e separação em duas partes, onde o duto ou umbilical tem as suas extremidades equipadas com terminações estanques, permitindo a sua manutenção e descomicionamento. O método proposto tem uma extensa aplicação em campos de produção submarinos para indústria petrolífera e principalmente em dutos flexíveis, possibilitando a redução do uso de recursos especiais como PLSV para operações em lâminas d'água acima de 300m, pois possibilita o seccionamento de linhas flexíveis de produção com a presença de hidrocarbonetos, através de um mecanismo de corte, composto da Lâmina Articulada de Corte (06), Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11), e Conector para Injeção/Retorno de Fluído de Lavagem (37) (38) operado por ROV, que permitem a separação estanque das partes, limpeza das partes que estarão em contato com o oceano e remoção do fluido contaminado. O método possibilita o abandono definitivo dos dutos e umbilicais no leito marino (preservação dos bancos de coral ao entorno dos dutos), posterior recolhimento e liberação dos equipamentos submarinos para manutenção ou descomissionamento, independente do recolhimento dos dutos e umbilicais.
[002] O descomissionamento de sistemas submarinos pode variar bastante, desde a produção através de um simples poço até um sistema composto por vários manifolds, templates, linhas flexíveis, risers, árvores-de-natal molhada, cabos de ancoragem. Na prática, o que se observa é que em lâminas d'água rasas e medianas, a remoção completa desses elementos pode ser obtida utilizando-se de tecnologias de corte existentes, aliadas a pequenas embarcações. Já em lâminas d'água maiores
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2/15 conforme o objetivo deste descritivo, tal como ocorre em grande parte da Bacia de Campos, no Rio de Janeiro; Bacia do Espirito Santo, no Espirito Santo, e Bacia de Santos, entre os Estados do Rio de Janeiro e São Paulo, se faz necessário uso de inovações no campo tecnológico visando principalmente custo benéficos das operações e atendimento as legislações vigentes cada vez mais severas.
[003] Tanto quanto a importância do descomissionamento, o presente método de instalação do equipamento, bem como o corte e estanqueidade de dutos, pode ser utilizado na manutenção corretiva de dutos em operação com objetivo de liberar um tramo de duto, com a extremidade estanque, sem a necessidade de uso de recursos especiais como uma Sonda de Perfuração e/ou um PLSV, possibilitando a troca ou abandono de um trecho de dutos sem a necessidade do equipamento ao qual o duto está interligado estar estanque, bem como a remoção do equipamento ao qual o duto está interligado poder ser realizada sem o recolhimento ou içamento do duto para um PLSV.
[004] Deve-se ainda considerar a disponibilidade de equipamentos e embarcações especiais para a execução de descomissionamento dos dutos e equipamentos submarinos. Altos custos para desmobilização se comparados aos custos de instalação de um novo campo petrolífero, sendo esta operação somente custos afundados sem nenhum tipo de recuperação futura para operadora.
[005] Não existe histórico de dispositivos que tem por finalidade em uma só técnica e equipamento, o corte e estanqueidade para seccionamento de dutos em geral e umbilicais submarinos sem impactar o meio no qual estes equipamentos estão instalados.
[006] Atual invenção foi desenvolvida a partir da filosofia de realizar o desmembramento e estanqueidade de dutos em geral e umbilicais a serem deixadas no leito marinho sem a necessidade de lavagem da linha, reboque e içamento.
[007] Neste sentido foi desenvolvido um método com uso de abraçadeira bipartida na longitudinal, com flange na transversal, para separação em duas partes estanques, e lâmina de corte acionada por cilindro hidráulico integrados em um só equipamento seccionando e separando o duto ou umbilical em duas partes.
[008] As referências a esta nova tecnologia são equipamento de reparos em dutos, principalmente dutos rígidos, com adoção de abraçadeiras com fechamento
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3/15 através de cilindro hidráulico, providas de selos e de flanges longitudinais unidos por parafusos, ambos bipartidos que são aplicados em torno do duto. Podendo citar as seguintes referências: Patente BR 11 2012 013665 8; Patente BR 102014002292-9 A2.
Vantagens que este método se propõe alcançar são as seguintes:
• Para a instalação do equipamento será utilizada uma embarcação simples com Aframe ou guincho ou guindaste, bem como um ROV.
• Reduzir a necessidade de embarcações especiais tipo PLSV e sondas de perfuração.
• Simplificar consideravelmente o procedimento de descomissionamento e manutenção dos poços de produção de hidrocarbonetos e de injeção de água.
• Eliminar a necessidade de dupla barreira para fazer o fechamento ou abandono do poço, com a DHSV na coluna do poço e as válvulas da árvore de natal molhada, somente uma barreira precisa estar estanque.
• Eliminar a necessidade de estanqueidade da árvore de natal molhada para desconexão das linhas e umbilicais.
• Eliminar a necessidade de lavar as linhas antes da desconexão com a árvore de natal molhada.
• Eliminar a necessidade do uso de PLSV para retirada de árvore de natal molhada tipo MLF não estanque.
• Reduzir a dependência em relação aos fornecedores de tramos e conectores.
Descrição da Invenção [009] O método e equipamento de corte e estanqueidade de dutos e umbilicais a serem descomissionados e manutenidos, objeto da presente invenção, foi desenvolvido a partir de pesquisas que visam criar uma alternativa aos procedimentos existentes, possibilitando a troca ou abandono de um trecho de dutos sem a necessidade do equipamento ao qual o duto está interligado estar estanque, bem como a remoção do equipamento ao qual o duto está interligado poder ser realizada sem o recolhimento ou içamento do duto para um PLSV, não provocando danos
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4/15 irreparáveis aos ecossistemas nativos nos locais onde encontram-se os dutos e equipamentos submarinos a serem descomissionados ou manutenidos.
[010] O equipamento é principalmente projetado para aplicação em dutos flexíveis, de produção de hidrocarbonetos, serviço/teste, injeção de água e injeção de gás, abrangendo todos os diâmetros comerciais, bem como em todos os tipos de umbilicais flexíveis, em aplicações submarinas de qualquer lâmina d'água, sendo acima de 300m, com uma instalação remota realizada por um barco de apoio e ROV, para os sistemas Upstream da indústria petrolífera. Pode também ser aplicado em dutos submarinos rígidos e aplicações diversas, como dutos de água e esgoto.
[011] O equipamento é composto dos conceitos de seção bipartida tipo abraçadeira, utilizada principalmente em reparo de dutos rígidos, como Smart Clamp, Smart Tap e Hot Tapping instalados por ROV, e ferramentas hidráulicas de corte de dutos operadas por ROV. Da junção destes conceitos, surge o novo conceito de realizar o abraçamento do duto e o seccionamento deste, criando uma câmara estanque em cada extremidade seccionada.
[012] O equipamento será fabricado em Aço Carbono com revestimento em
Epóxi, Aço Liga, Aço Inox e/ou Super Duplex.
[013] As partes superior e inferior do equipamento podem usar materiais prontamente disponíveis, tais como, placa e tubo, envolvendo a fabricação grandes soldas estruturais que devem ser capazes de resistir a carga de separação total e manter a rigidez do equipamento e a resistência ao colapso. As soldas estruturais grandes, muitas vezes resultam em um grau de distorção e requerem a usinagem adicional e processos de tratamento térmico pós-soldagem sejam realizados.
[014] O equipamento é instalado já previamente montado em terra, onde é unida a parte “A” com a parte “B”, duas extremidades que serão separadas, pelo Flange Retangular Bipartido Transversal Superior e Inferior (14) (15), que pode ser de secção circular, quadrada ou retangular, através de Parafusos Sextavados Torqueaveis por ROV (16).
[015] O equipamento desce até o duto de forma aberta, sendo as partes superior e inferior conectadas através de 4 Braços Articulados de Fechamento do Equipamento (18), apresentado na Figura 2, onde os Cilindros Hidráulicos de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) estarão na posição de curso
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5/15 retraído. O equipamento é içado pelos dois Suportes de Içamento (07), instalados na parte superior do equipamento, e posicionado junto ao ponto de secção do duto, ajustado pelo ROV através das Alças de Manipulação para ROV (17).
[016] O ROV atua os Cilindros Hidráulicos de Atuação do Braço Articulado de
Fechamento do Equipamento (19), através do Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (32), do Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30), controla a abertura dos cilindros pelo Medidor de Pressão da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (31), assim fechando o equipamento em torno do duto. O ROV fecha o Override da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (33), permanecendo os Cilindros Hidráulicos de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) abertos e pressurizados.
[017] Com o fechamento hidráulico do equipamento, este promove uma primeira selagem junto ao duto pelos 4 Selos Mecânicos ou Hidráulicos (10), posicionados como ilustrado na Figura 1, e uma deformação plástica da camada de revestimento polimérico do duto pelo Contraponto Fixo Para Corte (12).
[018] A disposição de interface do duto com o equipamento, de acordo com as modalidades particulares da presente invenção, compreende adicionalmente uma etapa externa de cada vedação que corresponde a uma etapa oposta na face de acoplamento. Os elementos de vedação podem ter qualquer forma ou construção adequada. Os elementos de vedação, por exemplo, podem compreender elementos de vedação elastoméricos ou vedações por compressão, do tipo mecânico de interferência ou hidráulico. Pode compreender adicionalmente um elemento resiliente adaptado e localizado entre os elementos de vedação. Em uso, o elemento resiliente é adaptado para manter uma força de carga nas vedações enquanto permite a expansão induzida por temperatura.
[019] O Contraponto Fixo Para Corte (12) será fabricado em um material endurecido para resistir ao esforço de corte do duto, em um limite superior ao limite de resistência dos materiais do duto.
[020] Com o fechamento hidráulico do equipamento o ROV irá parafusar e torquear os Parafusos Sextavados Traqueáveis por ROV (22), no Flange Longitudinal do Tubo de Proteção Externo (20) e no Flange Longitudinal da Seção Retangular (21)
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6/15 soldados às partes inferior e superior do equipamento, assim garantindo a estanqueidade do conjunto.
[021] As extremidades longitudinais do equipamento estão dotadas de um sistema análogo aos adotado em procedimentos de reterminação de dutos em PLSV, onde os Tubos de Proteção Externo e Interno (02) (03), promovem o travamento das extremidades, aumentando a estanqueidade e rigidez mecânica no momento do corte do duto e posterior abandono ou recolhimento do mesmo.
[022] Na Figura 1 está ilustrado o sistema de corte (único e original) do duto proposto nesta invenção, sendo o mecanismo de corte composto da Lâmina Articulada de Corte (06), Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11) e Contraponto Fixo Para Corte (12), situados na parte superior do equipamento.
[023] Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) está suportado na
Estrutura de Suporte do Cilindro Hidráulico (09), que consiste em uma chapa totalmente soldada na Tampa Retangular Superior (04), sendo a base do cilindro fixada a um pino solidário a Estrutura de Suporte do Cilindro Hidráulico (09), conferindo rigidez estrutural para resistir a uma força de até 500t e uma pressão de até 10.000 psi, conferida pelo cilindro hidráulico para realização do corte do duto. A Barreira de Proteção Estrutural e Selo do Cilindro Hidráulico (13) é também uma chapa totalmente soldada na Tampa Retangular Superior (04), que tem como função guiar e promover a selagem da haste do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), devendo resistir às tensões geradas no sentido transversal do duto no momento do corte, e a selagem visa impedir a penetração de algum fluido resultante do corte do duto na câmara do cilindro hidráulico, bem como o fluido de lavagem a ser injetado na câmara posterior ao fechamento da Lâmina Articulada de Corte (06). Caso o selo falhe ainda há a selagem provida pelo Tubo de Proteção Interno (03).
[024] O Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) é atuado pelo
ROV através do Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” (26), no Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24), para o parte “A” do equipamento e do Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “B” (35), no Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30), para o parte “B” do equipamento, sendo aferido seu avanço
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7/15 através Medidor de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” (25) e Medidor de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “B” (34). Com o deslocamento linear da haste do cilindro hidráulico impele a Lâmina Articulada de Corte (06), que se desloca de forma angular, com ângulo calculado para maximizar a força cortante, através das Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11), assim deformando o duto até a sua ruptura e cisalhamento total na sobreposição da Articulada de Corte (11) com o Contraponto Fixo Para Corte (12). O ROV fecha o Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (27) e Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”B” (36), permanecendo o Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) do parte “A” e do parte “B” abertos e pressurizados.
[025] O Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) pode ser instalado na configuração longitudinal ao duto, como ilustrado na Figura 1, bem como nas configurações em ângulo ao duto e transversal ao duto.
[026] A Lâmina Articulada de Corte (06) tem uma ou mais (dependendo da aplicação) articulações que permitiam converter o movimento linear do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), em um movimento angular através das Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11), as articulações serão na mesma espessura da chapa da lâmina, realizadas através de pino articulado, como ilustrado na Figura 1 e Figura 4. A lâmina será fabricada em material que permita uma deformação plástica entre está e as guias, assim promovendo uma selagem estanque, tanto impedindo que o fluido do interior do duto vaze, como impedindo que a água do ambiente externo entre no duto, além da selagem por interferência a própria energia dos fluídos, interno ou externo, sendo a maior predominante, irá aumentar a selagem da lâmina contra as guias.
[027] Na ponta da haste do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) o Batente Articulado da Lâmina Articulada de Corte (23) promove o fim de curso do cilindro hidráulico e estanqueidade da câmara do duto.
[028] O Contraponto Fixo Para Corte (12), será fabricado em material endurecido e resistente a tensão de ruptura e cisalhamento do duto. Irá sofrer uma deformação plástica quanto a Lâmina Articulada de Corte (06) concluir seu curso e se sobrepor ao referido contraponto, assim promovendo estanqueidade entre as câmaras. O
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Contraponto Fixo Para Corte (12) será soldado a um apoio e este apoio será soldado a Tampa Retangular Inferior (05), formando a estrutura inferior do equipamento.
[029] Sendo promovida a estanqueidade das duas extremidades do duto seccionado, o equipamento instalado consiste em uma barreira física que caracteriza uma das duas barreiras para realizar o fechamento ou abandono do poço, sendo que apenas a DHSV na coluna do poço ou as válvulas da árvore de natal molhada precisam estar estanques.
[030] O ROV conecta o sistema de lavagem de fluído no Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “A” do Equipamento (28) e no Conector para retorno do Fluído da Parte “A” do Equipamento (29), do Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24), e injeta o fluido de lavagem na câmara onde ocorreu o corte do duto, assim garantindo que nenhum fluído vaze para o oceano, e recolhe o fluído com hidrocarbonetos ou contaminado para descarte posterior em terra, da parte “A” do equipamento.
[031] O ROV conecta o sistema de lavagem de fluído no Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “B” do Equipamento (37) e no Conector para retorno do Fluído da Parte “B” do Equipamento (38), do Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30), e injeta o fluido de lavagem na câmara onde ocorreu o corte do duto, assim garantindo que nenhum fluído vaze para o oceano, e recolhe o fluído com hidrocarbonetos ou contaminado para descarte posterior em terra, da parte “B” do equipamento. Concluindo a inertização.
[032] O ROV é posicionado junto ao flange retangular bipartido transversal superior e inferior (14) (15) do equipamento, solta os parafusos sextavados (16) e separa a parte “A” da Parte “B”, do equipamento, através alça de manipulação para ROV (17). Concluído a separação do duto em duas partes estanques e com vida útil definida em projeto, através da seleção de materiais e aplicação de anodos de sacrifício para promover a proteção catódica de cada parte do equipamento.
[033] Os dois Suportes de Içamento (07), instalados na parte superior do equipamento, podem ser utilizados para içamento de cada tramo do duto seccionado, atuando como cabeças de tração.
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Método de Instalação
Procedimento de Instalação do Equipamento:
1. Será utilizada uma embarcação com A-frame ou guincho ou guindaste.
2. A embarcação deverá ter um ROV acoplado que opere em águas profundas com ferramenta de torqueamento para parafusos sextavados, tenha capacidade de fornecimento de fluído hidráulico de até 10.000 psi e ferramenta de dragagem.
3. Uma spreadbar deverá ser posicionada no equipamento de içamento com cabos de aço acoplados em suas extremidades e nos Suportes de Içamento (07) do equipamento; sendo recomendável a instalação de flutuadores na spreadbar.
4. O conjunto deverá ser posicionado pelo barco na coordenada georreferenciada do ponto do duto a ser seccionado.
5. O ROV deve ser dotado de ferramenta de dragagem, direcionado ao ponto de corte do duto onde deverá realizar a dragagem do leito marinho compatível com dimensão inferior do equipamento.
6. O ROV retorna à embarcação para a desconexão da ferramenta de dragagem e é equipado com acumuladores hidráulicos para realizar as operações de aperto e torqueamento dos parafusos sextavados (16) (22), injeção de fluído hidráulico para fechamento do equipamento através do Cilindro Hidráulico de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) e deslocamento do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08).
7. O conjunto é descido pelo equipamento de içamento do barco e orientado pelo ROV.
8. No ponto secção do duto o ROV posiciona o equipamento pelas Alças de Manipulação Para ROV (17), o equipamento de içamento desce até tocar o duto onde alivia a tensão do cabo e o ROV desconecta os cabos dos Suportes de Içamento (07) do equipamento.
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Procedimento de operação do equipamento:
1. O ROV conecta a ferramenta de acoplamento hidráulico no Acoplamento Para Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (32), do Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30) descrito na Figura 6, atua os cilindros até fechamento completo do equipamento ao redor do duto.
2. O ROV fecha o Override da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (33), sendo travados os cilindros na posição aberta, e desconecta a ferramenta de acoplamento hidráulico.
3. O ROV aperta e torqueia os parafusos sextavados (22), do Flange Longitudinal do Tubo de Proteção Externo (20) e do Flange Longitudinal da Seção Retangular (21), em sequência predefinidas conforme marcado no equipamento.
4. O ROV conecta a ferramenta acoplamento hidráulico no Acoplamento Para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “B” (35) e atua o Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) até a indicação do Medidor de Fim de Curso (34), assim seccionando o duto.
5. O ROV fecha o Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”B” (35), sendo travado o cilindro na posição aberta, e desconecta a ferramenta de acoplamento hidráulico.
6. O ROV conecta a ferramenta de acoplamento hidráulico no Acoplamento Para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (26), do Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24) descrito na Figura 5, e atua o Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) até a indicação do Medidor de Fim de Curso (25), assim seccionando o duto.
7. O ROV fecha o Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (26), sendo travado o cilindro na posição aberta, e desconecta a ferramenta de acoplamento hidráulico.
8. O ROV retorna à embarcação para acoplamento de tanque e sistema de lavagem do fluído do interior do equipamento.
9. O ROV é posicionado junto ao Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24) descrito na Figura 5, e conecta o sistema de lavagem de fluído no
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Conector Para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “A” do Equipamento (28) e no Conector Para Retorno do Fluído da Parte “A” do Equipamento (29), injeta o fluido de lavagem e recolhe o fluído com hidrocarbonetos para descarte posterior em terra.
10. O ROV desconecta o sistema de lavagem de fluído e retorna para a embarcação, desconectando o tanque para descarte do fluído e conectando outro tanque para lavagem da parte “B” do equipamento.
11. O ROV é posicionado junto ao Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30) descrito na Figura 6, e conecta o sistema de lavagem de fluído no Conector Para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “B” do Equipamento (37) e no Conector Para Retorno do Fluído da Parte “B” do Equipamento (38), injeta o fluido de lavagem e recolhe o fluído com hidrocarbonetos para descarte posterior em terra.
12. O ROV desconecta o sistema de lavagem de fluído e retorna para a embarcação, desconectando o tanque para descarte do fluído e é equipado para realizar as operações de aperto e torqueamento dos parafusos sextavados (22).
13. O ROV é posicionado junto ao Flange Retangular Bipartido Transversal Superior e Inferior (14) (15) do equipamento, solta os parafusos sextavados (16) e separa a parte “A” da Parte “B”, do equipamento, através da Alça de Manipulação Para ROV (17).
14. O ROV recolhe a sobra da secção do duto e retorna para a embarcação.
DESENHOS
Descrição das Figuras:
Figura 1: Vista frontal em corte do Equipamento Submarino de Corte e Terminação Estanque de Dutos em Geral e Umbilicais, indicando o mecanismo de corte, composto da Lâmina Articulada de Corte (06), Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11) e Contraponto Fixo Para
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Corte (12); Duto a ser Seccionado (01), Tubo de Proteção Externo (02), Tubo de Proteção Interno (03), Tampa Retangular Superior (04), Tampa Retangular Inferior (05), Suporte de Içamento (07), Estrutura de Suporte do Cilindro Hidráulico (09), Selo Mecânico ou Hidráulico (10) e Barreira de Proteção Estrutural e Selo do Cilindro Hidráulico (13).
Figura 2: Vista lateral do Equipamento Submarino de Corte e Terminação Estanque de Dutos em Geral e Umbilicais, indicando o mecanismo de abertura e fechamento do equipamento, composto de Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (18) e Cilindro Hidráulico de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19), e flange transversal, composto de Flange Retangular Bipartido Transversal Superior (14), Flange Retangular Bipartido Transversal Inferior (15), Parafuso Sextavado Torqueavel por ROV (16) e Alça de Manipulação para ROV (17).
Figura 3: Vista superior do Equipamento Submarino de Corte e Terminação Estanque de Dutos em Geral e Umbilicais, indicando os painéis de controle, Flange Longitudinal do Tubo de Proteção Externo (20), Flange Longitudinal da Seção Retangular (21) e Parafuso Sextavado Torqueavel por ROV (22).
Figura 4: Detalhe “A” indicado na Figura 1, representando o sistema de corte do duto e sistema estanque de fechamento, indicando o Batente Articulado da Lâmina Articulada de Corte (23).
Figura 5: Detalhe “B” indicado na Figura 3, representando o Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24) operado por ROV, composto de Medidor de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” (25), Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” (26), Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (27), Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “A” do Equipamento (28) e Conector para retorno do Fluído da Parte “A” do Equipamento (29).
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Figura 6: Detalhe “C” indicado na Figura 4, representando o Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30), composto de Medidor de Pressão da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (31), Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (32), Override da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (33), Medidor de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte “B” (34), Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “B” (35), Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”B” (36), Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “B” do Equipamento (37) e Conector para retorno do Fluído da Parte “B” do Equipamento (38).
Legenda
| 38 | 01 | Conector para retorno do Fluído da Parte “B” do Equipamento |
| 37 | 01 | Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “B” do Equipamento |
| 36 | 01 | Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”B” |
| 35 | 01 | Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “B” |
| 34 | 01 | Medidor de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “B” |
| 33 | 01 | Override da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (19) |
| 32 | 01 | Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (19) |
| 31 | 01 | Medidor de Pressão da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (19) |
| 30 | 01 | Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento |
| 29 | 01 | Conector para retorno do Fluído da Parte “A” do Equipamento |
| 28 | 01 | Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “A” do Equipamento |
| 27 | 01 | Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” |
| 26 | 01 | Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” |
| 25 | 01 | Medidor de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” |
| 24 | 01 | Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento |
| 23 | 02 | Batente Articulado da Lâmina Articulada de Corte |
| 22 | N/D | Parafuso Sextavado Torqueavel por ROV |
| 21 | 02 | Flange Longitudinal da Seção Retangular |
| 20 | 02 | Flange Longitudinal do Tubo de Proteção Externo |
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| 19 | 04 | Cilindro Hidráulico de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento |
| 18 | 04 | Braço Articulado de Fechamento do Equipamento |
| 17 | 02 | Alça de Manipulação para ROV |
| 16 | N/D | Parafuso Sextavado Torqueavel por ROV |
| 15 | 02 | Flange Retangular Bipartido Transversal Inferior |
| 14 | 02 | Flange Retangular Bipartido Transversal Superior |
| 13 | 02 | Barreira de Proteção Estrutural e Selo do Cilindro Hidráulico |
| 12 | 02 | Contraponto Fixo Para Corte |
| 11 | 04 | Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte |
| 10 | 04 | Selo Mecânico ou Hidráulico |
| 09 | 02 | Estrutura de Suporte do Cilindro Hidráulico |
| 08 | 02 | Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte |
| 07 | 02 | Suporte de Içamento |
| 06 | 02 | Lâmina Articulada de Corte |
| 05 | 02 | Tampa Retangular Inferior |
| 04 | 02 | Tampa Retangular Superior |
| 03 | 02 | Tubo de Proteção Interno |
| 02 | 02 | Tubo de Proteção Externo |
| 01 | 01 | Duto a Ser Seccionado |
| ITEM | QUANT. | DESCRIÇÃO |
| CREA-RJ: 2002101285 | DES. NO: 0001/2018 | |
| EQUIPAMENTO SUBMARINO DE CORTE E | ||
| Gian Marco Zampieron | TERMINAÇÃO ESTANQUE DE DUTOS EM ESCALA: 1:20 | |
| Engenheiro Mecânico | GERAL E UMBILICAIS MILÍMETROS |
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| Siglas e Termos em Inglês | |
| Equipamento: | Quando o texto cita apenas “equipamento” para o objeto do invento, entenda-se Equipamento Submarino de Corte e Terminação Estanque de Dutos em Geral e Umbilicais Para Manutenção e Descomissionamento de Linhas Submarinas. |
| Hot Tapping: | Ramificação flangeada para perfuração a quente de uma tubulação existente e derivação em uma nova tubulação lateral. |
| PLSV: | Pipe Laying Support Vessel. |
| ROV: | Remotely Operated Vehicle. |
| Smart Clamp: | Reparo tubulações danificadas ou com vazamento de forma permanente e instalável por mergulho ou sem mergulhador. |
| Smart Tap: | Ramificação flangeada para perfuração a frio de uma tubulação existente e derivação em uma nova tubulação lateral. |
| Upstream: | Sistema de produção de hidrocarbonetos a partir de um reservatório subterrâneo. |
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Claims (18)
- MÉTODO DE INSTALAÇÃO E EQUIPAMENTO SUBMARINO DE CORTE E TERMINAÇÃO ESTANQUE DE DUTOS EM GERAL E UMBILICAIS PARA MANUTENÇÃO E DESCOMISSIONAMENTO DE LINHAS SUBMARINAS1. É CARACTERIZADO POR ser principalmente projetado para aplicação em dutos flexíveis, de produção de hidrocarbonetos, serviço/teste, injeção de água e injeção de gás, abrangendo todos os diâmetros comerciais, bem como em todos os tipos de umbilicais flexíveis, em aplicações submarinas de qualquer lâmina d'água, sendo acima de 300m, com uma instalação remota realizada por um barco de apoio e ROV, para os sistemas Upstream da indústria petrolífera e também pode ser aplicado em dutos submarinos rígidos e aplicações diversas, como dutos de água e esgoto.
- 2. É CARACTERIZADO POR ser fabricado em Aço Carbono com revestimento em Epóxi, Aço Liga, Aço Inox e/ou Super Duplex.
- 3. De acordo com a Reivindicação 1, é CARACTERIZADO POR parte superior e inferior do equipamento , onde é instalado já previamente montado em terra, sendo unida a parte “A” com a parte “B”, duas extremidades que serão separadas, pelo Flange Retangular Bipartido Transversal Superior e Inferior (14) (15), que pode ser de secção circular, quadrada ou retangular, através de Parafusos Sextavados Torqueaveis por ROV (16).
- 4. De acordo com a Reivindicação 3, é CARACTERIZADO POR ser bi-partido, sendo as partes superior e inferior conectadas através de 4 Braços Articulados de Fechamento do Equipamento (18), podendo variar a quantidade de Braços Articulados de acordo com a aplicação, apresentado na Figura 2, onde os Cilindros Hidráulicos de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) estarão na posição de curso retraído.
- 5. É CARACTERIZADO POR dois Suportes de Içamento (07), instalados na parte superior do equipamento, e posicionado junto ao ponto de secção do duto, ajustado pelo ROV através das Alças de Manipulação para ROV (17).Petição 870180147065, de 31/10/2018, pág. 3/82/6
- 6. De acordo com a Reivindicação 4, é CARACTERIZADO POR ter dois painéis de operação dos cilindros hidráulicos e para lavagem das câmaras internas, um na parte “A” e outro na parte “B” do equipamento de acordo com a figuras 5 e 6, onde os Cilindros Hidráulicos de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) são atuados através do Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (32) por uma ferramenta operada pelo ROV de injeção de fluído hidráulico do tipo conexão rápida, no Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30), controlando a abertura dos cilindros através do Medidor de Pressão da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (31), assim fechando o equipamento em torno do duto e O ROV fecha o Override, ou ferramenta similar, da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (33), permanecendo os Cilindros Hidráulicos de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) abertos e pressurizados.
- 7. De acordo com a Reivindicação 6, é CARACTERIZADO POR ter 4 ou mais Selos Mecânicos, Hidráulicos, poliméricos ou elastoméricos (10), posicionados como ilustrado na Figura 1, e uma deformação plástica da camada de revestimento polimérico do duto pelo Contraponto Fixo Para Corte (12), assim com o fechamento hidráulico do equipamento, este promove uma primeira selagem e a segunda barreira de selagem se dá com a atuação dos selos descritos.
- 8. É CARACTERIZADO POR dispor de um Contraponto Fixo Para Corte (12), que deverá será fabricado em um material endurecido para resistir a tensão de ruptura e cisalhamento do duto, em um limite superior ao limite de resistência dos materiais do duto, de acordo com as especificações de cada aplicação, e será sobreposto pela Lâmina Articulada de Corte (06) ao concluir seu curso, sendo o Contraponto Fixo Para Corte (12) soldado a um apoio e este apoio será soldado a Tampa Retangular Inferior (05), formando a estrutura inferior do equipamento.
- 9. É CARACTERIZADO POR dispor de um Flange Longitudinal do Tubo de Proteção Externo (20) e no Flange Longitudinal da Seção Retangular (21) soldados às partes inferior e superior do equipamento, que poderão ser dotados de juntas mecânicas, hidráulicas, poliméricas ou elastoméricas, onde com o fechamento hidráulico do equipamento o ROV irá parafusar e torquear os ParafusosPetição 870180147065, de 31/10/2018, pág. 4/83/6Sextavados Torqueaveis por ROV (22) junto a estes flanges, assim garantindo a estanqueidade do conjunto.
- 10. É CARACTERIZADO POR um sistema de corte (único e original) do duto proposto nesta invenção, sendo o mecanismo de corte composto da Lâmina Articulada de Corte (06), Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11) e Contraponto Fixo Para Corte (12), situados na parte superior do equipamento, como ilustrado na figura 1.
- 11. De acordo com a Reivindicação 10, é CARACTERIZADO POR dois Cilindros Hidráulicos da Lâmina Articulada de Corte (08), um para cada parte do equipamento, que tem a função de impelir a lâmina para promover o corte do duto, podendo este cilindro ter várias especificações, dependendo da aplicação, partindo de um valor estimado de força de até 500t e uma pressão de até 10.000 psi, pode ser instalado na configuração longitudinal ao duto, como ilustrado na Figura 1, bem como nas configurações em ângulo ao duto e transversal ao duto, onde os cilindros são atuados através do Acoplamento para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - “A” (26), ), no Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24) por uma ferramenta operada pelo ROV de injeção de fluído hidráulico do tipo conexão rápido da mesma forma será realizado na Parte “B” do equipamento, sendo aferido o avanço do cilindro através dos Medidores de Fim de Curso do Cilindro Hidráulico, após o fim de curso o ROV fecha o Override, ou equipamento similar, da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (27) e ”B” (36), permanecendo o Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) do parte “A” e do parte “B” abertos e pressurizados.
- 12. De acordo com a Reivindicação 11, é CARACTERIZADO POR uma Estrutura de Suporte do Cilindro Hidráulico (09) sendo a base do cilindro fixada a um pino solidário a Estrutura, conferindo rigidez estrutural para resistir a uma força de atuação do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), sendo também a Barreira de Proteção Estrutural e Selo do Cilindro Hidráulico (13) uma chapa totalmente soldada na Tampa Retangular Superior (04), que tem como função guiar e promover a selagem da haste do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), devendo resistir às tensões geradas no sentido transversal do dutoPetição 870180147065, de 31/10/2018, pág. 5/84/6 no momento do corte, e a selagem poderá ser realizado por selo mecânico, hidráulico, polimérico ou elastomérico.
- 13. De acordo com as Reivindicações 6, 10 e 11, é CARACTERIZADO POR duas Lâminas Articuladas de Corte (06), podendo não ser articulada ou ter mais de uma articulação (dependendo da aplicação), uma para cada parte do equipamento, impelidas pelo Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08), onde o movimento retilíneo do cilindro é convertido em angular por uma haste articulada que conecta a haste do cilindro à lâmina de corte (bi-articulação) e através das Guias e Batente Para Lâmina Articulada de Corte (11), onde a lâmina será fabricada em material que permita uma deformação plástica entre está e as guias, assim promovendo uma selagem estanque, e no fim de curso da lâmina será instalado um batente de material mais doce do que a lâmina para promover a deformação deste quando a lâmina penetrar, garantindo a selagem inferior, assim como na parte superior da lâmina será dotada de uma aba que irá de encontro ao batente das guias com um selo mecânico, hidráulico, polimérico ou elastomérico, funcionando como uma válvula gaveta totalmente estanque.
- 14. De acordo com a Reivindicação 6, é CARACTERIZADO POR dois sistemas de lavagem de fluído atuados por ROV, através do Conector para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “A” do Equipamento (28) e no Conector para retorno do Fluído da Parte “A” do Equipamento (29), do Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24), bem como na parte “B” do equipamento (37) (38) (30), que injeta o fluido de lavagem nas câmaras onde ocorreram os cortes do duto, o conector será do tipo engate rápido.
- 15. É CARACTERIZADO POR um flange retangular ou circular bipartido transversal superior e inferior (14) (15) do equipamento, onde o ROV deverá soltar os parafusos sextavados (16) e separar a parte “A” da Parte “B”, do equipamento, através alça de manipulação para ROV (17).
- 16. É CARACTERIZADO POR se caracterizar como cabeças de tração, podendo ser utilizados para içamento de cada tramo do duto seccionado.
- 17. É CARACTERIZADO POR um procedimento de instalação e utilização do equipamento, através uma embarcação com A-frame ou guincho ou guindaste, a embarcação deverá ter um ROV acoplado que opere em águas profundas comPetição 870180147065, de 31/10/2018, pág. 6/85/6 ferramenta de torqueamento para parafusos sextavados, tenha capacidade de fornecimento de fluído hidráulico de até 10.000 psi e ferramenta de dragagem; uma spreadbar deverá ser posicionada no equipamento de içamento com cabos de aço acoplados em suas extremidades e nos Suportes de Içamento (07) do equipamento; sendo recomendável a instalação de flutuadores na spreadbar; o conjunto deverá ser posicionado pelo barco na coordenada georreferenciada do ponto do duto a ser seccionado; o ROV deve ser dotado de ferramenta de dragagem, direcionado ao ponto de corte do duto onde deverá realizar a dragagem do leito marinho compatível com dimensão inferior do equipamento; o ROV retorna à embarcação para a desconexão da ferramenta de dragagem e é equipado com acumuladores hidráulicos para realizar as operações de aperto e torqueamento dos parafusos sextavados (16) (22), injeção de fluído hidráulico para fechamento do equipamento através do Cilindro Hidráulico de Atuação do Braço Articulado de Fechamento do Equipamento (19) e deslocamento do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08); O conjunto é descido pelo equipamento de içamento do barco e orientado pelo ROV; no ponto secção do duto o ROV posiciona o equipamento pelas Alças de Manipulação Para ROV (17), o equipamento de içamento desce até tocar o duto onde alivia a tensão do cabo e o ROV desconecta os cabos dos Suportes de Içamento (07) do equipamento.
- 18. É CARACTERIZADO POR um procedimento de operação do equipamento, que contempla as seguintes operações do ROV conectar a ferramenta de acoplamento hidráulico no Acoplamento Para Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (32), do Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30) descrito na Figura 6, atua os cilindros até fechamento completo do equipamento ao redor do duto; do ROV fechar o Override da Linha do Cilindro Hidráulico do Braço Articulado (33), sendo travados os cilindros na posição aberta, e desconecta a ferramenta de acoplamento hidráulico; do ROV apertar e torqueiar os parafusos sextavados (22), do Flange Longitudinal do Tubo de Proteção Externo (20) e do Flange Longitudinal da Seção Retangular (21), em sequência predefinidas conforme marcado no equipamento; do ROV conectar a ferramenta acoplamento hidráulico no Acoplamento Para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte “B” (35) e atua o Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) até a indicação do Medidor de Fim de Curso (34), assim seccionando o duto; do ROVPetição 870180147065, de 31/10/2018, pág. 7/86/6 fechar o Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte ”B” (35), sendo travado o cilindro na posição aberta, e desconecta a ferramenta de acoplamento hidráulico; do ROV conectar a ferramenta de acoplamento hidráulico no Acoplamento Para Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (26), do Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24) descrito na Figura 5, e atua o Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte (08) até a indicação do Medidor de Fim de Curso (25), assim seccionando o duto; do ROV fechar o Override da Linha do Cilindro Hidráulico da Lâmina Articulada de Corte - ”A” (26), sendo travado o cilindro na posição aberta, e desconecta a ferramenta de acoplamento hidráulico; do ROV retornar à embarcação para acoplamento de tanque e sistema de lavagem do fluído do interior do equipamento; do ROV ser posicionado junto ao Painel de Controle da Parte “A” do Equipamento (24) descrito na Figura 5, e conecta o sistema de lavagem de fluído no Conector Para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “A” do Equipamento (28) e no Conector Para Retorno do Fluído da Parte “A” do Equipamento (29), injeta o fluido de lavagem e recolhe o fluído com hidrocarbonetos para descarte posterior em terra; do ROV desconectar o sistema de lavagem de fluído e retorna para a embarcação, desconectando o tanque para descarte do fluído e conectando outro tanque para lavagem da parte “B” do equipamento; do ROV ser posicionado junto ao Painel de Controle da Parte “B” do Equipamento (30) descrito na Figura 6, e conecta o sistema de lavagem de fluído no Conector Para Injeção de Fluído de Lavagem da Parte “B” do Equipamento (37) e no Conector Para Retorno do Fluído da Parte “B” do Equipamento (38), injeta o fluido de lavagem e recolhe o fluído com hidrocarbonetos para descarte posterior em terra; do ROV desconectar o sistema de lavagem de fluído e retorna para a embarcação, desconectando o tanque para descarte do fluído e é equipado para realizar as operações de aperto e torqueamento dos parafusos sextavados (22); do ROV ser posicionado junto ao Flange Retangular Bipartido Transversal Superior e Inferior (14) (15) do equipamento, solta os parafusos sextavados (16) e separa a parte “A” da Parte “B”, do equipamento, através da Alça de Manipulação Para ROV (17); do ROV recolher a sobra da secção do duto e retorna para a embarcação.
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